DE102011118328A1

DE102011118328A1 - Fahrzeugbodengruppe und Verfahren zu deren Montage

Info

Publication number: DE102011118328A1
Application number: DE102011118328A
Authority: DE
Inventors: Fabian DE LUCA; Jürgen Hulbert
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-16
Also published as: GB201219167D0; US8827340B2; CN103144684A; GB2496495A; US20130119710A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung einer, insbesondere wannenförmigen, Bodenplatte (10) an einer, insbesondere rahmenartigen, Fahrzeugstruktur (20–22), mit den Schritten: Aufbringen eines Klebstoffs (30') auf einer Kontaktfläche der Bodenplatte (10) und/oder der Fahrzeugstruktur; Zusammenfügen der Bodenplatte (10) und der Fahrzeugstruktur (20–22); und Expandieren (30' → 30) und/oder Aktivieren des Klebstoffes (30) durch Erwärmen des zusammengefügten Fahrzeugstruktur-Bodenplatten-Verbunds (10, 20–22).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung einer Bodenplatte an einer Fahrzeugstruktur einer Fahrzeugbodengruppe sowie eine Fahrzeugbodengruppe mit einer Bodenplatte und einer Fahrzeugstruktur, die mittels eines solchen Verfahrens aneinander befestigt worden sind.
Nach der DE 38 01 337 A1 ist es bekannt, eine Kunststoffbodenplatte an einem Metallrahmen einer Fahrzeugbodengruppe zu befestigen, indem der Metallrahmen in die Kunststoffbodenplatte eingegossen Oder mit dieser verklebt wird.
Wird hierzu eine separate Klebestation in der Montagelinie der Fahrzeugbodengruppe eingerichtet, erfordert dies nachteilig eine signifikante Umstrukturierung der Montagelinie. Dies steht einem Einsatz von Kunststoffbodenplatten bislang entgegen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrzeugbodengruppe zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 10 stellt eine Fahrzeugbodengruppe, insbesondere eine Kraftfahrzeugbodengruppe, mit einer Fahrzeugstruktur und einer Bodenplatte unter Schutz, die mittels eines solchen Verfahrens aneinander befestigt worden sind, Anspruch 14 eine Montagelinie zur Montage einer solchen Fahrzeugbodengruppe. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrzeugbodengruppe wenigstens eine Bodenplatte. Diese ist in einer bevorzugten Ausführung aus Kunststoff, insbesondere wenigstens einem Thermo- und/oder Duroplast hergestellt und weist bevorzugt Polyamid, Polyesterharze, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyurethan und/oder Polyethylenterephthalat auf. Zusätzlich oder alternativ kann die Bodenplatte wannenförmig ausgestaltet sein. Hierunter wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere verstanden, dass die Bodenplatte einen wenigstens im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit einer vertieften Bodenfläche und demgegenüber erhöhtem Rand aufweist, wobei der Rand in einer bevorzugten Weiterbildung einen Flansch aufweist, der vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen parallel zur Bodenfläche ist.
Die Fahrzeugbodengruppe umfasst weiterhin eine Fahrzeugstruktur. Diese ist in einer bevorzugten Ausführung aus Metall, insbesondere Leichtmetall und bevorzugt einer Aluminiumlegierung hergestellt. Zusätzlich oder alternativ kann die Fahrzeugstruktur rahmenartig ausgestaltet sein. Hierzu kann sie in einer bevorzugten Weiterbildung einen, zwei oder mehr, vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen parallele, Längsträger und/oder einen, zwei oder mehr, vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen parallele, Querträger aufweisen. Insbesondere auch eine Struktur mit nur zwei, vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen parallelen, Längs- oder Querträgern wird als rahmenartig im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet, die somit auch ein- oder beidseitig offene Rahmen einschließt. In einer bevorzugten Ausführung weist die rahmenartige Fahrzeugstruktur zwei Längs- und zwei Querträger auf, zwischen denen die Bodenplatte angeordnet ist.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zunächst ein Klebstoff auf eine Kontaktfläche der Bodenplatte aufgebracht. Zusätzlich oder alternativ kann derselbe oder ein anderer Klebstoff auf eine Kontaktfläche der Fahrzeugstruktur aufgebracht werden. Unter einem Klebstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung wird verallgemeinernd auch eine Komponente eines Mehrkomponentenklebstoff(gemisch)es verstanden. Eine Kontaktfläche kann vorab geeignet behandelt, insbesondere aufgerauht, geglättet und/oder gesäubert werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine Kontaktfläche streifen-, insbesondere rahmenförmig ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführung wird der Klebstoff vorab aufgebracht und die Bodenplatte und/oder die Fahrzeugstruktur mit dem aufgebrachten, vorzugsweise festen und/oder trockenen Klebstoff an die Montagelinie geliefert. So kann vorteilhafterweise eine bestehende Montagelinie weiterverwendet werden, ohne eine Klebestation einzufügen. Entsprechend ist in einer bevorzugten Ausführung in einer Montagelinie keine Klebestation zum Aufbringen von Klebstoff auf die Bodenplatte und/oder Fahrzeugstruktur vorhanden.
Anschließend werden die Bodenplatte und die Fahrzeugstruktur zusammengefügt. Dabei können sie in einer bevorzugten Ausführung form- und/oder kraftschlüssig verbunden werden. Hierzu kann die Bodenplatte ein Fixiermittel zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden mit der Fahrzeugstruktur aufweisen, dass in einer bevorzugten Weiterbildung elastisch deformierbar ist. So kann das Fixiermittel einen oder mehrere Vorsprünge aufweisen, die formschlüssig in Aussparungen der Fahrzeugstruktur eingreifen. Bleiben solche Vorsprünge auch im Eingriff elastisch deformiert, stellt dies zugleich eine reib- und damit kraftschlüssige Verbindung dar. In einer bevorzugten Ausführung wird ein Flansch der Bodenplatte zwischen der Klebkontaktfläche und dem elastisch deformierbaren Fixiermittel eingespannt. Zusätzlich oder alternativ kann in gleicher Weise die Fahrzeugstruktur Fixiermittel zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden mit der Bodenplatte aufweisen. Auf diese Weise kann der Fahrzeugstruktur-Bodenplatten-Verbund während des nachfolgenden Schrittes vorteilhaft fixiert werden.
Anschließend wird der zusammengefügte Fahrzeugstruktur-Bodenplatten-Verbund erwärmt. Dies geschieht in einer bevorzugten Ausführung in einem Ofen, den der Verbund vorzugsweise durchläuft. In einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt die Erwärmung in einer Lackiereinrichtung, insbesondere einem Trockenofen. Auf diese Weise können zwei Prozessschritte gemeinsam ausgeführt werden und es muss in der Montagelinie keine zusätzliche Station vorgesehen werden.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung expandiert der Klebstoff durch die Erwärmung. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass der Klebstoff sein Volumen, vorzugsweise dauerhaft, vergrößert. Auf diese Weise kann der Klebstoff Zwischenräume, insbesondere Fugen, zwischen Fahrzeugstruktur und Bodenplatte ausfüllen und so in einer bevorzugten Weiterbildung die Bodenplatte gegen die Fahrzeugstruktur abdichten. Zusätzlich oder alternativ kann der expandierende Klebstoff Fahrzeugstruktur und Bodenplatte, insbesondere ein Fixiermittel, verspannen und so eine Befestigung bewirken oder verstärken. In einer bevorzugten Ausführung ist der Klebstoff ein Schaumklebstoff. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass der Klebstoff anfänglich, beim Erwärmen und/oder in einem Endzustand Blasen bzw. eine Schaumstruktur aufweist. Solche Schaumklebstoffe können vorteilhaft Vibrationen zwischen Bodenplatte und Fahrzeugstruktur dämpfen.
In einer bevorzugten Ausführung wird der Klebstoff in einer Vertiefung aufgebracht, die in der Kontaktfläche der Bodenplatte und/oder der Fahrzeugstruktur vorgesehen ist. Hierdurch kann der Klebstoff präziser angeordnet und insbesondere ein Verlaufen verhindert oder erschwert werden. In einer bevorzugten Weiterbildung expandiert der Klebstoff bei Erwärmung über die Vertiefung hinaus und tritt dabei in Kontakt mit der anderen Kontaktfläche von Bodenplatte bzw. Fahrzeugstruktur.
Zusätzlich oder alternativ zum Expandieren kann das Erwärmen den Klebstoff aktivieren. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass der Klebstoff seine adhäsive Wirkung durch das Erwärmen entfaltet oder verstärkt. In einer bevorzugten Ausführung weist der Klebstoff einen oder mehrere Polymere, insbesondere Thermoplaste, auf. Der Klebstoff kann auch selbstklebend sein. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass der Klebstoff auch ohne zusätzlich, insbesondere thermische und/oder chemische, Aktivierung bereits eine, gegebenenfalls geringfügigere, adhäsive Wirkung aufweist. Hierdurch kann ebenfalls eine Fixierung von Bodenplatte und Fahrzeugstruktur aneinander erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführung verfestigt sich der Klebstoff bzw. die Klebeverbindung nach dem Erwärmen aus. Erfolgt die Erwärmung in einem Ofen, insbesondere einem Trockenofen einer Lackiereinrichtung, kann vorteilhaft ein sich daran anschließender Abschnitt der Montagelinie zusätzlich zu den dort vorgesehenen Stationen zugleich zum Verfestigen des Klebstoffs genutzt werden. Vorzugsweise, aber nicht notwendig, erfolgt mit dem Verfestigen auch eine Versteifung des Klebstoffs bzw. der Klebeverbindung.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
1 einen Fahrzeugstruktur-Bodenplatten-Verbund nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Querschnitt; und
2A, 2B Schritte beim Befestigen der Bodenplatte und der Fahrzeugstruktur der 1 aneinander nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Darstellung.
1 zeigt in einem Querschnitt eine rahmenartige Fahrzeugstruktur mit zwei parallelen Längsträgern 20, 22 und zwei hierzu senkrechten Querträgern, von denen im Schnitt der 1 nur ein Querträger 21 sichtbar ist. Die vier Träger sind im Wesentlichen identisch und jeweils als zweiteilige Blechkonstruktion ausgeführt, wobei im Schnitt der 1 die zwei Hälften 20.1, 20.2 und 22.1, 22.2 der Längsträger 20, 22 sichtbar sind. In einer nicht dargestellten Abwandlung sind ein oder mehrere Träger einteilig, insbesondere als Strangpressprofil ausgebildet. Man erkennt, dass die Träger jeweils einen unteren, dem gegenüberliegenden Träger zugewandten Flansch 20.3 bzw. 22.3 aufweisen.
An der Fahrzeugstruktur 20–22 ist eine wannenartige Bodenplatte 10 mit einem in 1 sichtbaren U-förmigen Querschnitt befestigt. Die Bodenplatte 10 weist eine untere Bodenfläche und hierzu senkrechte Wände auf, die sich auf der der Bodenfläche gegenüberliegenden Seite in einen der Bodenfläche abgewandten, zu dieser parallelen umlaufenden Flansch 11 fortsetzen. Die Bodenplatte 10 ist aus Kunststoff ur- oder umgeformt.
Am Flansch 11 ist durch zwei Stege 11.1 eine Vertiefung gegenüber den Stegrändern definiert. In diese wird, wie in 2A gezeigt, zunächst ein Klebstoff 30' so aufgebracht, dass er nicht über die Stegränder hervorragt. Dies kann abseits der Montagelinie geschehen.
Anschließend wird die Bodenplatte 10 mit aufgebrachtem Klebstoff 30' an die Montagelinie angeliefert. Dort werden, wie in 2B gezeigt, Bodenplatte 10 und Fahrzeugstruktur 20–22 form- und kraftschlüssig zusammengefügt.
Hierzu ist an der Bodenplatte 10 ein elastisch deformierbares Fixiermittel in Form eines wenigstens teilweise umlaufenden oder mehrerer einzelner Clips 12 vorgesehen. Die Bodenplatte 10 wird von oben in die rahmenartige Fahrzeugstruktur 20–22 hineingedrückt. Dabei werden der oder die Clips 12 elastisch deformiert und drücken nach Durchtritt durch die Öffnung der rahmenartige Fahrzeugstruktur 20–22 von unten gegen deren Flansche 20.3, 22.3. Auf diese Weise sind die Flansche 20.3, 22.3 zwischen einer Klebkontaktfläche und dem Fixiermittel 12 eingespannt.
Nun wird der zusammengefügte Fahrzeugstruktur-Bodenplatten-Verbund auf der Montagelinie weitergeführt. In einem Trockenofen einer Lackiereinrichtung (nicht dargestellt) wird, wie in 1 gezeigt, der Fahrzeugstruktur-Bodenplatten-Verbund erwärmt. Dabei expandiert der Klebstoff 30 so, dass er über die Ränder der Stege 11.1 hinaustritt, die Flansche 20.3, 22.3 kontaktiert und dort haftet, wobei er zusätzlich deren Verspannung mit den Clips 12 erhöht. Durch die Erwärmung wird der Klebstoff 30 zugleich aktiviert, so dass er seine adhäsive Wirkung entfaltet oder erhöht.
Nach Durchlaufen des Trockenofens erkaltet der Klebstoff und verfestigt sich dabei. Auf diese Weise kann eine Klebeverbindung der Bodenplatte 10 an der Fahrzeugstruktur 20–22 ohne zusätzliche Klebestation in einer bestehenden Montagelinie dargestellt werden.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste

10 Bodenplatte

11 Flansch

11.1 Steg

12 Clips

20, 22 Längsträger

21 Querträger

20.1–22.2 Trägerteil

20.3, 22.3 Flansch

30(') (unexpandierter) Klebstoff
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3801337 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Befestigung einer, insbesondere wannenförmigen, Bodenplatte (10) an einer, insbesondere rahmenartigen, Fahrzeugstruktur (20–22), mit den Schritten: Aufbringen eines Klebstoffs (30') auf einer Kontaktfläche der Bodenplatte (10) und/oder der Fahrzeugstruktur; Zusammenfügen der Bodenplatte (10) und der Fahrzeugstruktur (20–22); und Expandieren (30' → 30) und/oder Aktivieren des Klebstoffes (30) durch Erwärmen des zusammengefügten Fahrzeugstruktur-Bodenplatten-Verbunds (10, 20–22).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bodenplatte (10) mit aufgebrachtem, insbesondere trockenem und/oder festem, Klebstoff (30') an eine Montagelinie angeliefert wird, in der sie mit der Fahrzeugstruktur (20–22) zusammengefügt und in der der zusammengefügte Fahrzeugstruktur-Bodenplatten-Verbund erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zusammengefügte Fahrzeugstruktur-Bodenplatten-Verbund (10, 20–22) zum Expandieren und/oder Aktivieren des Klebstoffes in einer Lackiereinrichtung, insbesondere einem Trockenofen, erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bodenplatte (10) und die Fahrzeugstruktur (20–22) vor dem Erwärmen form- und/oder kraftschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Klebstoff (30') in eine Vertiefung aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bodenplatte (10) aus Kunststoff und/oder die Fahrzeugstruktur (20–22) aus Metall hergestellt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Klebstoff (30) ein selbstklebender Klebstoff und/oder ein, insbesondere trockener und/oder fester, Schaumklebstoff ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Klebstoff (30) sich nach dem Erwärmen verfestigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Klebstoff die Bodenplatte (10) gegen die Fahrzeugstruktur (20–22) abdichtet.
Fahrzeugbodengruppe mit einer Fahrzeugstruktur (20–22) und einer Bodenplatte (10), wobei die Bodenplatte (10) an der Fahrzeugstruktur (20–22) mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche befestigt worden ist.
Fahrzeugbodengruppe nach Anspruch 10, wobei wenigstens eine von der Bodenplatte (10) und der Fahrzeugstruktur ein, insbesondere elastisch deformierbares, Fixiermittel (12) zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden mit der anderen von der Bodenplatte und der Fahrzeugstruktur (20–22) aufweist.
Fahrzeugbodengruppe nach Anspruch 11, wobei die andere von der Bodenplatte und der Fahrzeugstruktur (20–22) einen Flansch (20.3, 22.3) aufweist, der zwischen der Klebkontaktfläche und dem elastisch deformierbaren Fixiermittel (12) eingespannt ist.
Fahrzeugbodengruppe nach Anspruch 10 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, wobei wenigstens eine von der Bodenplatte (10) und der Fahrzeugstruktur eine Vertiefung aufweist, in der der Klebstoff angeordnet ist.
Montagelinie zur Montage einer Fahrzeugbodengruppe nach Anspruch 10 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, wobei in der Montagelinie keine Klebestation zum Aufbringen eines Klebstoffs (30') auf einer Kontaktfläche der Bodenplatte (10) und/oder der Fahrzeugstruktur (20–22) vorhanden ist.